钢结构为什么一定要加斜撑？.doc

3钢结构为什么一定要加斜撑我们可能小时候都学过三角形具有稳定性而四边形就没有。比如我们用木条钉一个长方形用力一推就变成平行四边形了。但如果用木条钉一个三角形就很难让它变形。但可惜的是我们的房子在立面上大多数都是长方形的方方正正的小盒子但我们显然不想让我们的房子轻轻一推或者随便一地震就变成平行四边形然后发生垮塌事故。怎么办呢还是用木条的例子。就好比说我要用木条钉一个四边形的画框。怎么样能让这个画框更结实更不容易变形呢三种常见的方法：1、在画框的角部钉加固小木条让木条与木条之间的夹角保持90度这样一来画框就很难变成平行四边形了。2、在这个画框的背面钉一个X形的木条或者人字形、V字形、K字形的木条变四边形为多个三角形的组合这样画框也很难再变形了。3、在画框的四根木条之间镶进去一块结实的木板因为木板很难变形所以画框被里面的这块木板撑住也不会轻易变形了。在实际的结构工程中第一种叫做“框架momentframe”第二种叫做“带支撑的框架bracedframe”第三种叫做“带边框的框架-剪力墙”。对于第一种框架来说关键的部位就是梁和柱相交的节点区域也就是相当于我们上面木条画框里角部的加固小木条。简单说地震的时候节点区域是真正的耗能区域。对于第二种带支撑的框架来说按照耗能部位的不同其实又可以分成好几类。比如这一种CBF也就是中心支撑一般来说是支撑本身是耗能构件地震能量主要由斜向支撑的受拉和受压屈服来消耗。而另一种EBF也就是偏心支撑虽然看起来跟中心支撑差不多但其实耗能部位完全不同设计考虑也不一样。主要的耗能部位集中在特殊设计的耗能梁段。当然还有另一种可能就是这个带支撑的框架有额外的耗能和限位机构可能是液压或者橡胶阻尼器也可能是形状记忆合金这样的智能材料甚至可能是可以主动响应的液压千斤顶。当然以上我画的都是非常非常夸张的示意图现实中的变形当然要比这个小得多。那么现实中是什么样的呢这是地震中变形的CBF支撑。中间区域并不是油漆被磨掉了而是因为钢梁的变形过大超过了油漆层的变形能力所以油漆在地震中脱落了显示出了明显的变形区域。这是地震中变形的CBF的X形支撑。可以明显看到这个X形支撑原来的位置也就是装饰面层里那个X形的凹槽。这是地震后的EBF偏心支撑。同样我们可以看到中间的耗能梁段的掉漆。事实上带支撑的框架是一种很高效的抗震体系而且尤其适合已有房屋的抗震加固后期加装相对方便。所以在日本、加州这些地震高发区域比较常见。举个例子这是日本东北大学的化学系教学楼：这栋教学楼在2011年矩震级高达9.1级的东日本大地震中毫发无损。即便是以轻灵著称的妹岛老师的作品该有支撑的地方一样要有。我个人觉得这才是好的建筑师。